Ученые предположили существование внутри звезд жизни
Учеными Эдинбургского университета из Великобритании было сделано предположение о том, что в атмосферах космических объектов, которые занимают промежуточное положение между планетами и звездами – так называемых коричневых карликов – могут существовать живые организмы. Исследование основано на работе американских специалистов Эдвина Салпитера и Карла Сагана, которая появилась сорок лет назад.
Кубический метр газовой оболочки нашей планеты, согласно различным оценкам, содержит от одной тысячи до миллиона микробов, пятая часть которых по размерам в поперечном сечении превышает 0,5 микрометра. Какой период времени эти микроорганизмы находятся в атмосфере, ученым неизвестно, но в то же время им удалось установить, что часть из этих микроорганизмов проявляют метаболическую активность, в частности, в облаках. Это дает возможность предположить, что в плотной атмосфере других планет возможно существование живых организмов. Помимо Земли, в пределах Солнечной системы плотными газовыми оболочками обладает, в частности, Венера: на высоте примерно 55 километров от поверхности этой планеты температурные показатели примерно такие же, как вокруг нашей планеты, и в случае присутствия воды там, в полнее возможно, могли существовать микроорганизмы.
Американские ученые Салпитер и Саган в 1976 году осуществили попытку описать на примере Юпитера тех существ, которые теоретически могли обитать в атмосфере так называемых газовых гигантов. Авторы исследования уверены в том, что благодаря солнечному излучению и конвекции, вполне возможно существование устойчивой экосистемы из четырех видов организмов. В самом верхнем слое могли располагаться первичные фотосинтезирующие автотрофы. На следующем уровне – гетеротрофы и хищники. А в условиях крайне высокой температуры мог обитать четвертый вид организмов.
Ученые из Великобритании решили пойти дальше своих американских коллег и выдвинули предположение о возможности существования жизни в верхних слоях атмосфер коричневых карликов (класса планетоподобных ультрахолодных объектов), которые имеют слишком небольшую массу для того, чтобы поддерживать продолжительное течение термоядерных реакций. Авторы исследования убеждены, что наиболее вероятным кандидатом на обитаемость является коричневый карлик WISE J0855-0714, который находится в созвездии Гидры, на расстоянии 7,2 световых лет от нашей планеты. Этот объект крупнее Юпитера в пять раз, а температурные показатели верхних слоев его атмосферы достигают минус 27 градусов по Цельсию. Иными словами, газовая оболочка планетоподобного объекта может содержать облака из замороженной или жидкой воды.
Ученые считают, что атмосферы коричневых ультрахолодных карликов запылены. Это может означать, что в них возможно присутствие заряженных аэрозольных частиц, способных обеспечивать производство соединений, которые необходимы для жизни. Ученые знают очень мало о коричневых карликах спектрального класса Y, хотя информация о субзвездах классов T, L, M, которые являются более теплыми, говорят о том, что в них присутствуют все необходимые химические элементы для производства водорода, аммиака, метана, воды, азота, сульфида натрия и гидросульфида аммония.
Британские исследователи описали развитие экосистемы микробов в атмосфере подобного WISE J0855-0714 небесного объекта, используя модели пищевых цепочек фитопланктона. Предложенная авторами модель, по их мнению, дает возможность оценить, насколько велика вероятность выжить тем или иным организмам в самых различных условиях окружающей среды. В основу теории были положены следующие параметры: верхний слой атмосферы коричневого карлика состоит из водорода приблизительно на 85 процентов, а остальные 15 процентов – составляет гелий. Зона, в которой возможно существование живых организмов, находится в верхних слоях газовой оболочки. Температура этой зоны составляет примерно сто километров, а температурные показатели изменяются от минус 23 до плюс 73 градусов Цельсия. Ученые использовали оценки скорости конвективного перемещения газовой массы, равные нескольким метрам в секунду или практически полному отсутствию ветра.
Из исследования Салпитера и Сагана британские исследователи почерпнули информацию о тех организмах, которые могли обитать в WISE J0855-0714. Типичные обитатели ультрахолодных коричневых карликов или Юпитера формируются организмами сферической формы, характеризующимися своими массой и радиусом, а также плотностью и толщиной покрова, через который могут проникать атмосферные газы. Так, к примеру, плотность покрова микроба ученые оценили в 0,5-1,5 грамма на один кубический сантиметр. В то же время параметры для бактерий и людей, которые населяют Землю, составляют примерно 1 грамм на один кубический сантиметр. Внутри оболочки плотность ученые для простоты приняли как равную плотности снаружи, что составляет примерно 0,4-1,2 миллиграмма на один кубический сантиметр.
Размеры организмов увеличиваются за счет расхода биомассы, а их движение происходит исключительно за счет нагревания. Период жизни ограничен доступом к питательным веществам и наступлением естественной смерти (примерно половина микробов, проживших 30 суток, погибает). За пределами верхнего слоя, толщина которого достигает ста километров и в котором распределены организмы в зависимости от своей массы, жизни не существует.
Для распространения жизни в пределах данного слоя необходимы следующие условия: скорость конвективного переноса должна достигать десяти метров в секунду, начальное население должно составлять как минимум сто микроорганизмов, общая масса которых – одна миллиардная грамма, и которые распределены случайным образом. Исследователи изучили две тысячи развития подобной экосистемы. Как было установлено, уже спустя несколько лет такая система становится устойчивой, наиболее жизнеспособными оказались микробы, превышающие в десять раз размеры земных (их масса равна десяти в минус двенадцатой степени грамм, а диаметр – 0,0001 сантиметра).
Учеными была предпринята попытка изменить некоторые начальные условия для того, чтобы составить представление об их влиянии на динамику системы с течением времени. Было выявлено, что при уменьшении скорости конвективных потоков происходит снижение массы организмов. Если ветра практически нет, масса этих организмов почти равна массе земных вирусов.
Согласно предположениям специалистов, миры с такой жизнью необходимо искать в нашей галактике. Млечный Путь содержит миллиарды ультрахолодных карликов, из которых примерно 10 расположены от Земли на расстоянии десяти парсек. В устойчивом состоянии коричневые карлики могут существовать около десяти миллиардов лет – по словам ученых, этого периода времени более чем достаточно для развития в их пределах примитивной жизни. Со временем, по мере того, как небесное тело будет охлаждаться, экосистема будет опускаться все глубже в субзвезду, что не может не сказаться на развитии организмов.
Несмотря на то, что данное исследование выглядит довольно фантастичным, ученые говорят о том, что оно не лишено смысла. В случае реальности существования подобных миров и их обнаружения, станут необходимыми высокоточные спектральные методы, с помощью которых можно будет отследить кислород и метан и прочие биологические сигнатуры, а также отделить их от процессов неживой природы.